…..risposta @necoica ed in ambiente.

..ora possiamo vedere il grafico di impedenza e la risposta in frequenza misurata sul diffusore completato per poi passare alla risposta in ambiente e possiamo fare delle considerazione sul risultato finale.

Partiamo dal grafico dell’impedenza del diffusore  il quale ci dice che in qualche maniera il circuito del passa basso sul midwoofer ci ha abbassato di molto l’impedenza dove c’erano i break-up (4500hz circa) e che comunque possiamo considerare iol diffusore un 4ohm nominale, ci sono molte rotazione di fase elettriche che in qualche maniera ci consigliano l’utilizzo di un amplificatore corposo e con una buona riserva di corrente:

questa invece la risposta in regime @anecoico (farfield finestrato) e la CSD della stessa misura; entrambe ci danno un buon riscontro generale la misura in asse al tweeter ci restituisce in sostanza la simulazione di AFW che rispecchia le scelte progettuali che vanno a attenuare un pochino, rispetto al livello generale, le frequenze comprese fra 2500hz e 5000hz che insieme al livello più alto di emissione del woofer ci restiuiranno un suono corposo in basso e molto dettagliato sulle altissime, questo tipo di timbrica un pò meno lineare rispetto alla curva suggerita da Mooler è stata scelta di comune accordo con il committente, dopo vari ascolti; c’è da dire per chi preferisse una classica curva stile Moller che basta diminuire sul passa basso del medio la resistenza da 4,7 ohm in serie all’induttanza e le resistenze sul tweeter per avere una risposta molto più lineare;

La CSD invece ci evidenzia oltre un buon decadimento generale anche il fatto che i break-up se pur attenuaro (-40db) sono sempre presenti:

passiamo ora alla risposta in ambiente , sostanzialmente troviamo una risposta in linea con la misura @necoica, abbiamo il solito picco a 50hz dovuto alla mia sala di ascolto, nel complesso un’andamento lineare in discesa da 120hz a salire di frequenza con qualche leggero avvallamento.

UN SOLO DIFFUSORE  DX                                           DIFFUSORE DX(ROSSO) / SX (BLU)

ora al solo scopo illustrativo aggiungo le risposte in ambiente separate di woofer e gruppo medio-alti:

questa invece la situazione in ascolto fra la posizione seduti sul divano (110cm circa) ed in piedi (nel mio caso 180cm)  circa il quale ci dice che la parte di frequenza medio-alta non risente della posizione di ascolto segno di una buona dispersione verticale:

Concludiamo con il logo ed una brochure che ho preparato e consegnato al mio amico  contente illustrazione progettuale, specifiche tecniche e misure.

4Max Brochure:

…risposta degli altoparlanti e scelta del filtro…

Essendo il diffusore alto 1.20mt e con il woofer molto distante dal resto delle vie ho dovuto effettuare le misure all’aperto ed a 1,5mt di distanza, ho alzato il diffusore con una base di circa 115cm da terra e quindi la posizione finale vedeva il tweeter a circa 229cm da terra, questo mi ha permesso di avere quasi 7.5ms di finestramento sulla risposta di tweeter e midwoofer e di circa 5ms sul woofer.

Come mio solito ho effettuato le misure con microfono ad altezza tweeter e senza mai spostarlo ho effettuato le misure su tutti gli ap singolarmente  e poi sulle varie coppie e terne per avere somme di risposta parziali al fine di avere un riscontro veritiero per regolare gli offset su afw in fase di simulazione filtro, ho anche effettuato le misure del woofer e del midwoofer in nearfield per avere dei livelli di volume coincidenti con quelli delle misure in farfield (questo per avere un riscontro sul filtro all’incrocio fra woofer e midwoofer anche rispetto alle misure nearfiled.
Come prima cosa ho generato i file FRD e ZMA (su Arta ho definito il gate adeguato e non l’ho mai modificato per mantenere corrette le fasi relative delle varie risposte dei singoli altoparlanti) per importazione su afw e con lo stesso impostando gli altoparlanti sul baffle coincidenti.

Una volta “definito” il filtro ho generato un’altro progetto su afw posizionando gli altoparlanti sul baffle come nella realtà, definendo lo stesso con le corrette misure ed infine regolando gli offset degli stessi al fine di avere sui grafici la coincidenza fra la risposta simulata da afw e quella misurata con il microfono; questo nuovo progetto mi consente di generare i grafici polari e la curva di risposta in ambiente.

Partiamo dalla risposta di tutti i driver, la curva blu è il woofer (è un merge fra near e far), la curva rossa è il midwoofer,  la nera è il tweeter a nastro, le misure essendo a 150cm di distanza sono tutte -3db rispetto a quelle 1mt/2,83V:

Come possiamo vedere mentre il woofer e midwoofer hanno una emissione ad un livello molto simile il tweeter urla moto di più! quindi dovremmo  attenuarlo; si nota anche una emissione poco regolare del midwoofer a cono Visaton con dei break-up molto marcati da 2500hz in su.

Passiamo ora ai grafici dei filtraggi a cui sono giunto, ho inserito anche la risposta con le fasi invertite per visualizzare il buco dovuto alla fase ll’incrocio fra le vie……l’incrocio fra midwoofer/woofer non è granchè  mentre quella fra mid/tweeter è molto buona!

Per il filtro passa basso del midwoofer ho penato moltissimo per eliminare quei backup e visto che una cella rlc per troncarli non bastava alla fine sono giunto ad una soluzione diversa ma soddisfacente, la spiegheremo dopo in fase di illustrazione del filtro totale.

 

Per i polari verticali abbiamo in ordine come incrocio tw/mid (7500hz) , mid/mw (1160hz) ed infine mw/wf (300hz):

 

Come possiamo vedere nonostante l’ottima fase agli incrocio purtroppo alla frequenza di 2950hz, a causa della distanza fra i punti di emissione fra tweeter e midrange, non abbiamo comunque una situazione eccellente, in pratica all’incrocio abbiamo il tweeter molto più avanti del medio e ascoltando con le orecchie al di sopra del centro di emissione del tweeter abbiamo un bel buco causato dall’interferenza del medio basso; ricordo che, data la frequenza di incrocio, la distanza massima fra i due centri di emissione sarebbe dovuta essere circa 59mm !!!  Invece ponendo la distanza attuale di 13,6cm l’incrocio al massimo per avere un buon risultato doveva essere intorno ai 1260hz ma purtroppo il tweeter non poteva scendere così tanto! in pratica volendo cambiare la frequenza di incrocio dobbiamo cambiare tweeter!!

Per verificare l’effetto del fonoassorbente, della forma scelta per il box prima e dopo il filtraggio del diffusore andiamo ad analizzare la CSD del woofer  partendo dalla risposta nearfield con e senza filtro:

vediamo l’effetto delle perdite dovuto alla presenza massiccia di lana di vetro all’interno del box che fa scendere la risposta del woofer alle frequenze delle stazionarie  che ricordiamo essere 705Hz/605Hz/371Hz, , si vedono invece i problemi dovuti ai breakup del cono in alluminio su cui la lana di vetro non riesce ad intervenire (1000hz/2000hz circa) ma ci interessano poco perchè sono molto lontane dalla banda passante, dopo il filtraggio infatti sulla CSD vediamo una situazione buonissima con le code sparite dopo 1000hz, possiamo aspettarci un basso abbastanza pulito con pochissimw code, già comunque molto basse dato il caricamento in sospensione pneumatica!

Per ora essendo il filtro non definitivo evito di inserirne il disegno e gli ordini elettrici (cmq abbastanza alti), stesso discorso per la misura di impedenza del diffusore modulo e fase!

Veniamo allo schema del filtro definitivo:

…abbiamo  per il tweeter un filtro del 3° ordine elettrico con una forte attenuazione, per il woofer invece un normalissimo filtro del 2° ordine elettrico, per il midwoofer invece al filtraggio del 2° ordine ho aggiunto sul passa basso un condensatore da 1,5uF per accentuare la discesa alle alte frequenze e poi ruolo importante svolge l’induttanza da 0,05mH in serie ed insieme al condensatore che in pratica va a sostituire una eventuale cella RLC che abbasserebbe troppo il modulo d’impedenza (circa 2 ohm)  ed allo stesso tempo con un solo componente si riescono a domare i pronunciati break-up del cono del midwoofer, qui sotto vediamo la risposta con il filtro completo (tratteggiata) e senza la piccola induttanza in serie al condensatore (linea continua), che dire…nella botte piccola c’è il vino buono!

Misure elettriche altoparlanti in aria libera…

Passiamo alle misure elettriche sugli altoparlanti per confrontarle con quelle dichiarate dalle case e vedere che non si discostino molto da esse. Per quanto riguarda il tweeter faremo solo le misure di impedenza vista la difficoltà di misura e la poco utilità nel rilevare i parametri T&S. Per quanto riguarda midwoofer e woofer a cono rileveremo le curve prima in aria libera e poi in cassa chiusa, contestualmente procederemo alla rilevazione dei parametri T&S.

Tweeter Fountek NeoCD1.0

Non abbiamo una curva di impedenza dichiarata ne una Fs dichiarata comunque la misura ci restituisce questa curva di impedenza modulo/fase:

 Notiamo una Fs a 650Hz è una impedenza molto lineare in banda di utilizzo di circa 5.5ohm dovuta alla presenza di un convertiore interno di impedenza,in pratica una cella di compensazione.

Midrange Visaton W130S-8 (8 ohm)

Dichiarata                                                                         Misurata

Anche qui una buona corrispondenza il valore della Fs è più in alto per la mancanza del rodaggio negli esemplari in misurazione, nel grafico di impedenza misurata ho sovrapposto le curve dei due esemplari che sono in pratica sovrapponibili.

La RE misurata è di 6,2ohm in linea con i 6ohm dichiarati.

Woofer Dayton SD277A-88

Dichiarata                                                                         Misurata

Ottima la somiglianza delle curve anche se quella misurata parte da 20hz (…mi sono dimenticato di cambiare la freq. iniziale su Limp!?!!?), troviamo anche il gradino a circa 800hz in entrambe le curve e la FS misurata di 27,3Hz con un valore di 25,5ohm è molto vicina alla Fs 26,2Hz con 23,8ohm dichiarata….diciamo che possiamo essere soddisfatti della misura.

La RE misurata con le bobine in parallelo è di 3,32ohm in linea con i 3,16ohm dichiarati.

Veniamo ai parametri di T&S….ho effettuato due misurazioni con due masse aggiunte diverse, la prima per avere un shifting ottimale della fs (21,3%) con un peso di 40gr che però è troppo vicino alla Mms dell’altoparlante (57gr) ed una seconda con un peso di 25,10gr per abbassare la Fs di 16,3% e portarla così a 22,58Hz, che mi è sembrato un buon compromesso massa aggiunta/% shifting ed ho ottenuto questi valori da confrontare con quelli dichiarati (tra parentesi in rosso):

MISURA 1

Impedance data: Z1max = 22.35 ohm Fso1 = 21.2 Hz Z1min = 3.99 ohm

Overly data: Z2max = 25.45 ohm Fso2 = 26.9 Hz Z2min = 3.80 ohm

Frequency shift = 21.3 % ( optimal shift is 20% to 50%) Thiele-Small parameters:

Fs = 26.92 Hz (26,2 Hz) Re = 3.30 ohms[dc] Le = 1012.28 uH L2 = 1091.05 uH R2 = 0.83 ohms Qt = 0.41 (0,43) Qes = 0.47 (0,50) Qms = 3.18 (3,23) Mms = 75.67 grams (57,7 gr) Rms = 4.030202 kg/s Cms = 0.000462 m/N (0,64 mm/N) Vas = 76.81 liters (107,5 Lt) Sd= 344.06 cm^2 (346,4cm^2) Bl = 9.448266 Tm (7,80Tm) ETA = 0.30 % Lp(2.83V/1m) = 90.78 dB (87,8 dB)

Added Mass Method: Added mass = 40.00 grams Diameter= 20.93 cm

************************* Impedance data: Z1max = 23.87 ohm Fso1 = 22.5 Hz Z1min = 4.04 ohm

Overly data: Z2max = 25.45 ohm Fso2 = 26.9 Hz Z2min = 3.80 ohm

Frequency shift = 16.3 % ( optimal shift is 20% to 50%)

Thiele-Small parameters:

Fs = 26.92 Hz (26,2 Hz) Re = 3.30 ohms[dc] Le = 1012.28 uH L2 = 1091.05 uH R2 = 0.83 ohms Qt = 0.41 (0,43) Qes = 0.47 (0,50) Qms = 3.18 (3,23) Mms = 73.97 grams  (57,7 gr) Rms = 3.939239 kg/s Cms = 0.000473 m/N (0,64 mm/N) Vas = 78.59 liters (107,5 Lt) Sd= 344.06 cm^2 (346,4cm^2) Bl = 9.341032 Tm (7,80 Tm) ETA = 0.31 % Lp(2.83V/1m) = 90.88 dB (87,8 dB)

Added Mass Method: Added mass = 25.10 grams Diameter= 20.93 cm

Per quanto riguarda i valori di QMS/QTS/QES siamo proprio in linea con i valori dichiarati mentre abbiamo in entrambe le misurazioni il valore VAS ,misurato poco sotto agli 80 Lt ,più basso di quello che ci aspettavamo con la conseguenza di avere una sensibilità maggiore (entrambe le misure si attestano sui 90 dB abbondanti)  anche se poi i valori misurati ci alzano la F3 da 50HZ a 60HZ  a parità di volume (31Lt) mmmm…..ci dobbiamo lavorare su!!

…simulazioni e scelte costruttive

Ripartiamo dalla forma finale del mobile seguendo le scelte progettuali spiegate nell’articolo precedente:

Il mobile sarà costruito, per risparmiare, in truciolare da 18mm nobilitato in wengè.

Come assorbente interno ho previsto su tutte le pareti:

• fogli di bitume+cascame con l’aggiunta di fonoassorbente pressato con lana di vetro 5cm con densità 12 kg/m³ + Monacor MDM-3 non pressato, per il volume di midwoofer e tweeter.
• fogli di bitume+cascame con l’aggiunta di fonoassorbente pressato con lana di vetro 5cm con densità 12 kg/m³  per il volume del woofer..

Veniamo alle simulazioni per la scelta dei giusti volumi di carico iniziamo dal mid-woofer a cono Visaton, simulando il carico del piccoloni con il box scelto in sospensione pneumatica e assorbente otteniamo questi grafici:

Con Bassbox Pro

con BassPc

 

1. Otteniamo una risposta che rimane alta assestandosi sugli 0db almeno fino ai 180hz con una F3 di circa 100hz, visto che il taglio del filtro sarà compreso tra i 300hz ed i 350hz la cosa va più che bene, il Qtc di 0.6 ottenuto è buono per l’uso che ne dovremmo fare.
2. L’escursione del cono  con 100 watt è nei limiti della xmax fino a 200hz e di conseguenza MIL e MOL ci permettono di non lesinare in potenza nella banda di utilizzo.

…ora passiamo al woofer a cono Dayton, simulando il carico con il box scelto in sospensione pneumatica e assorbente otteniamo questi grafici:

Con Bassbox Pro

Con BassPc

1.  Abbiamo ottenuto un Qtc di 0,63 che ci regala una curva di risposta con una discesa abbastanza lineare, non ci preoccupiamo troppo per il fatto che al di sotto dei 50 siamo un pò troppo giù con i db perchè il pavimento ci darà una mano ed anche il filtro, una F3 su 52hz è più che accettabile
   Otteniamo un ottimo ritardo di gruppo appena 6ms costanti dopo i 50hz quindi possiamo aspettarci una pronta risposta ai transienti con un basso veloce e corposo….si tratta sempre di un woofer da 25cm!
2. L’escursione con 100 watt è accettabile fino ai 45hz dopo avremo qualche problemino
3. Non possiamo pilotare il woofer con moltissima potenza, già al di sotto dei 70hz la MIL scende molto ripidamente

(Diffusore 4MAX) Premesse del progetto…

Dunque, il mio migliore amico di nome Massimiliano, per gli amici Max da cui deriva il nome del diffusore 4MAX, mi chiede se riuscivo a fargli un buon diffusore da pavimento con budget 350/400 euro…unico vincolo il colore wengè e l’altezza massima di 120 cm…
…mi metto a lavoro e decido per un 3 vie da pavimento in sospensione pneumatica con woofer da 10″ in sospensione pneumatica, per il medio ho optato per un midwoofer da 13 cm con cono in carta trattata mentre per il tweeter ho optato per un driver a nastro.

…costo di tutti i 6 altoparlanti -> 250 euro

La scelta della carico in sospensione pneumatica deriva dall’amore che ho per questo tipo di caricamento grazie alla fedele resa sonora dai 40/50Hz in su con risposta ai transienti pronta e pulita, sicuramente si possono ottenere ottimi risultati anche con il reflex e sicuramente si scende più facilmente in frequenza con questo tipo di caricamento però i compromessi potrebbero essere troppi e a volte le spurie in uscita dal condotto e il group delay alla lunga affaticano l’ascolto considerato anche che mano a mano che si alza il volume di ascolto il nostro orecchio diventa più sensibile alla basse frequenze e spesso un basso presente a volumi medio bassi diventa troppo invadente aumentando il livello di emissione.

La scelta delle 3 vie deriva dal semplice fatto di spendere il meno possibile in altoparlanti e componenti per il filtro crossover.

La scelta per i driver è ricaduta su questi 3 signori:

• Tweeter a nastro Fountek NeoCD1 è  un entry level che però dalla sua ha una dispersione orizzontale invidiabile ed una buona linearità mentre di contro supporta una bassa potenza di solo 25W max  che però lavorando molto in alto non mi preoccupa più di tanto
• Mid-Woofer a cono da 13cm Visaton W130S-8 un medio con cono in carta trattata, una ottima escursione e una sensibilità non molto alta 87db che però mi può far comodo per non doverlo attenuare troppo in fase di filtraggio, unica nota negativa un vistoso break-up alle alte frequenze proprio dove andrò ad incrociare con il tweeter
• Woofer a cono da 25cm doppia bobina (8+8ohm) Dayton SD270A-88, buona sensibilità 87,8db, costruzione solida, buona escursione 6mm e capacità di scendere abbastanza bene anche con un volume non molto grande.

Per la costruzione del mobile decido, per risparmiare, di utilizzare un truciolare da 18mm nobilitato in wengè, all’interno del box del woofer ho incollato sulle pareti dei fogli di bitume con sopra del cascame per appesantire un pò la struttura e come primo step di fonoassorbenza.

Per la forma del mobile decido per 2 pezzi divisi, una parte inferiore per il woofer con forma a parallelepipedo con woofer ben vicino al pavimento per alzare di qualche db le ottave pù basse e poi riempito con lana di vetro.

Per la parte delle medio alte invece ho optato per una forma con baffle a trapezio isoscele cercando di mantenere il più vicino possibile i centri di emissione di medio e tweeter visto la necessita di far lavorare il tweeter non al di sotto dei 3Khz e cercando al tempo stesso di non allontanarlo troppo dal pavimento per non far ricadere la frequenza di prima attenuazione, dovuta alla riflessione del pavimento, proprio nel range di frequenze di competenza del midwoofer.

…costo del legno, compreso taglio -> 120 euro

Il perchè della forma particolare per le medio alte è facilmente intuibile e cioè il trapezio isoscele offre solo due coppie di pareti parallele ossia:

• due pareti parallele costituite dalle basi che nel nostro caso sono distanti 66cm e quindi data la formula 345000/2/D abbiamo 345000/2/660 = 261,36Hz frequenza della stazionaria fuori dalla banda di competenza del gruppo medio-alti, con una lunghezza d’onda di 132cm.
• due pareti parallele costituite da baffle anteriore e posteriore distanti 8,2cm e cioè stazionaria a 2103hz facilmente “curabile” tramite fonoassorbente.

Per quanto riguarda la forma del box di carico del woofer ho optato per una normale e semplice forma a parallelepipedo, scelta dettata dal fatto che il volume da realizzare mi permettere di mantenere le le pareti parallele ad una distanza tale da generare onde stazionarie a frequenze più alte rispetto alla banda di utilizzo del woofer; le distanze delle pareti ottenute sono 24,5cm/28,5cm/46,5cm che generano stazionarie rispettivamente a 705Hz/605Hz/371Hz, potrebbe generare qualche disturbo solo l’ultima posta a 371Hz ma con il riempimento di fonoassorbente pressato dovremmo scongiurare differenze udibili.

Questa la forma finale del mobile:

Veniamo al dettaglio delle misure e delle simulazioni che mi hanno portato a questa soluzione……